[發明專利]一種生態系統服務價值最優化的MCR城市擴張模擬方法

有效

• 申請號: 201910187557.3
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109933901B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 羅濤;林宇晨;樊海強
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種生態系統服務價值最優化的MCR城市擴張模擬方法，其特征在于，包括以下步驟:

步驟S1:獲取城市擴張的空間影響因素，并構建城市擴張阻力指標體系；

步驟S2:采用概率轉化的方法計算城市擴張阻力指標權重；

所述步驟S2具體為:

步驟S21:根據土地利用現狀圖進行土地利用變化分析，構建土地利用轉移矩陣；

步驟S22：根據土地利用轉移矩陣計算耕地、林地、水域轉變為城鎮建設用地的概率，結合劃分的阻力指標區間進行計算，計算公式如下：

其中：P_l為一定區間內第l類土地利用類型轉變為城鎮建設用地的概率，C_l為一定區間內第l類土地轉變為城鎮建設用地的面積，C_a為區間總面積；

步驟S23：對阻力指標數據進行標準化處理，通過公式變換使逆向指標轉化為正向指標，計算公式為：

R_i＝(1-P_l)×100；

其中，R_i為變化后阻力值；

步驟S24：結合差異系數對阻力指標進行歸一化處理，得到不同阻力指標對城市擴張的影響權重系數，計算公式如下：

其中：W_n為第n個指標的權重系數，V_n為第n個指標的差異系數值；差異系數基于區間轉變概率的極大值P_max和極小值P_min進行計算，計算公式如下:

其中：V_n為第n個指標的差異系數，S_n為區間轉變概率標準差，M_n為區間轉變概率平均數；

步驟S3:通過城市擴張阻力指標的加權求和得到研究區的城市擴張阻力值分布圖；

步驟S4:根據得到的城市擴張阻力值分布圖，對非建設用地柵格依照阻力值從小到大進行排序，構建MCR最小累計阻力模型；

步驟S5:對MCR最小累計阻力模型的阻力值柵格進行篩選，直至面積滿足研究年份的城市擴張規模，并輸出模擬情景；

步驟S6:結合城市擴張規模預測，設定生態系統服務價值提升的城市擴張約束條件，并結合MCR最小累計阻力模型，得到生態系統服務價值最優化下的城市擴張模擬情景。

2.根據權利要求1所述的一種生態系統服務價值最優化的MCR城市擴張模擬方法，其特征在于：所述步驟S1具體為:

步驟S11:結合遙感影像圖提取與城市擴張相關的空間影響因素，根據指標參數特征劃分屬性區間；

步驟S12:對空間影響因素進行矢量化，繪制空間矢量數據集，構建城市擴張阻力指標體系。

3.根據權利要求1所述的一種生態系統服務價值最優化的MCR城市擴張模擬方法，其特征在于：所述步驟S6具體為：

步驟S61：結合城市擴張規模預測，模擬研究年份的城市擴張基準情景，采用歷年人口規模、生產總值和固定投資總額數據構建城鎮建設用地規模預測的多元回歸模型：

Y＝M+a(P)+b(G)+c(L)；

其中：Y表示因變量研究年份，M表示常數，P表示人口規模，G表示生產總值，L表示城市固定資產投資總額，abc分別為相應的變量權重系數；

步驟S62：通過模擬模型參數的調整，設定土地集約利用-生態底線保護-生態系統服務價值測算為約束條件進行優化情景模擬，結合MCR最小累計阻力模型，得到生態系統服務價值最優化下的城市擴張模擬情景。

4.根據權利要求3 所述的一種生態系統服務價值最優化的MCR城市擴張模擬方法，其特征在于：所述步驟S62具體為：

步驟S621:結合人均建設用地標準，通過人均建設用地指標的約束降低城鎮建設用地的空間擴張規模進行模擬，得到土地集約利用的城市擴張模擬情景；

步驟S622:在土地集約利用的城市擴張模擬情景基礎上，將環境保護規劃、水資源規劃、土地利用規劃中的管控與保護范圍納入生態保護底線區域，將該區域阻力值調至100進行模擬，得到生態底線保護的城市擴張模擬情景；

步驟S623:在生態底線保護的城市擴張模擬情景基礎上，結合土地利用類型的生態系統服務價值測算結果，按服務價值升序進行模擬，得到生態系統服務價值最優化的城市擴張模擬情景。

5.根據權利要求1所述的一種生態系統服務價值最優化的MCR城市擴張模擬方法，其特征在于：所述阻力因素包括高程、坡度、水體、土地利用類型、主要道路、次要道路、建設用地擴張、鎮中心、城市開發邊界。